Дослідники розкрили ключові механізми мозку для організації спогадів у часі.
У новому дослідженні детально описано відкриття фундаментальних механізмів, за допомогою яких область гіпокампу мозку організовує спогади в послідовності, і як це можна використовувати для планування майбутньої поведінки.
Цей висновок може бути важливим раннім кроком до розуміння проблем пам’яті при когнітивних розладах, таких як хвороба Альцгеймера та інші форми деменції.
Поєднуючи методи електрофізіологічного запису гризунів зі статистичним аналізом машинного навчання величезних накопичень даних, дослідники виявили докази того, що гіпокамп мережа кодує та зберігає прогреси досвіду, щоб допомогти у прийнятті рішень.
«Наш мозок досить добре фіксує, коли відбуваються певні події чи події. Ця здатність допомагає нам функціонувати в нашому повсякденному житті, але до цього дослідження ми не мали чіткого уявлення про нейронні механізми, які стоять за цими процесами», — каже відповідний автор Норберт Фортін, доцент нейробіології та поведінки в Каліфорнійському університеті. Ірвін.
«З усіма це пов’язує те, що цей тип пам’яті сильно погіршується при різноманітних неврологічних розладах або просто зі старінням, тому нам дійсно потрібно знати, як працює ця функція мозку».
Проект, на виконання якого пішло більше трьох років, включав етапи експерименту та аналізу даних. Дослідники спостерігали за активацією нейронів у мозку щурів, коли вони проходили серію тестів на визначення запаху. Представляючи п’ять різних пахне у різних послідовностях вчені змогли виміряти пам’ять тварин про правильну послідовність і виявити, як їхній мозок фіксував ці послідовні відносини.
«Аналогія, про яку я б подумав, — це обчислення», — каже Фортін. «Якби я встромив електроди у ваш мозок — ми не зможемо; тому ми використовуємо щурів — я міг бачити, які клітини спрацьовують, а які — ні в будь-який момент. Це дає нам деяке уявлення про те, як мозок представляє та обчислює інформацію. Коли ми фіксуємо моделі активності в структурі, ми наче бачимо нулі й одиниці в комп’ютері».
Вимірювання активності та бездіяльності нейронів, отримані з інтервалами мілісекунд протягом кількох хвилин, дають динамічну картину функціонування мозку. Фортін каже, що він і його колеги в певному сенсі могли «читати думки» своїх піддослідних, переглядаючи «кодування» клітин — які з них запускали, а які ні — у швидкому порядку.
Швидко рухаючись
«Коли ви про щось думаєте, це відбувається швидко», — каже він. «Ви не застрягли в цій пам’яті надовго. Зараз це представлено, але ми бачимо, як це змінюється дуже швидко».
Фортін рано знав, що показання активності гіпокампу призведуть до величезної кількості необроблених даних. З початкових етапів проекту він заручився участю статистиків у Школі інформації та комп’ютерних наук Дональда Брена.
«Запитання з нейронауки, які ми мали в той час у моїй лабораторії, були занадто просунутими для статистичних знань, які ми мали. Ось чому нам потрібно було залучити партнерів з досвідом у галузі науки про дані», – каже Фортін.
«Ці новітні нейронаукові дослідження покладаються на методи науки про дані через складність їх даних», — каже старший співавтор Бабак Шахбаба, професор статистики. «Діяльність мозку реєструється в мілісекундному масштабі, і ці експерименти тривають більше години, тому ви можете уявити, як швидко зростає кількість даних. Доходить до того, що нейробіологам потрібні більш просунуті методи, щоб досягти того, що вони уявляли, але не змогли реалізувати».
Він зазначає, що коли нейрони кодують таку інформацію, як спогади, вчені можуть отримати уявлення про цей процес, дослідивши модель стрибкоподібної активності в усіх записаних нейронах, відомих під сукупністю як ансамбль.
«Ми виявили, що можемо розглядати ці нейронні моделі як зображення, і це відкрило нашу здатність застосовувати глибокі методи машинного навчання», – говорить Шахбаба. «Ми проаналізували дані за допомогою згорткової нейронної мережі, яка є методологією, яка часто використовується в програмах обробки зображень, таких як розпізнавання обличчя».
Таким чином, дослідники змогли розшифрувати спрацьовування нейронів для отримання інформації.
«Ми знаємо, як виглядає підпис для запаху B, так само, як ми знаємо ознаки для A, C і D», — каже Фортін. «Через це ви можете побачити, коли ці підписи знову з’являються в інший момент часу, наприклад, коли наші суб’єкти очікують чогось, що ще має статися. Ми бачимо, як ці підписи швидко відтворюються, коли вони думають про майбутнє».
Шахбаба каже, що інструменти та методології, розроблені під час цього проекту, можна застосувати до широкого кола проблем, і Фортін може поширити свою лінію дослідження на інші області мозку.
Про авторів
Твір з’являється в Природа зв'язку.
Фінансування надійшло від Національного інституту охорони здоров’я, Національного наукового фонду та фонду Уайтхолла.
джерело: UC Ірвін
Книги про підвищення продуктивності зі списку бестселерів Amazon
«Пік: секрети нової наукової експертизи»
Андерс Ерікссон і Роберт Пул
У цій книзі автори спираються на свої наукові дослідження, щоб зрозуміти, як кожен може покращити свою ефективність у будь-якій сфері життя. У книзі пропонуються практичні стратегії для розвитку навичок і досягнення майстерності, зосереджені на навмисній практиці та зворотному зв’язку.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Атомарні звички: простий і перевірений спосіб створити хороші звички та позбутися поганих»
Джеймс Клір
Ця книга пропонує практичні стратегії формування хороших звичок і позбавлення від поганих з акцентом на невеликі зміни, які можуть призвести до великих результатів. Книга спирається на наукові дослідження та приклади з реального світу, щоб надати корисні поради всім, хто хоче покращити свої звички та досягти успіху.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Мислення: нова психологія успіху»
Керол С. Двек
У цій книзі Керол Двек досліджує концепцію мислення та те, як воно може вплинути на нашу продуктивність і успіх у житті. Книга пропонує зрозуміти різницю між фіксованим мисленням і мисленням зростання, а також пропонує практичні стратегії розвитку мислення зростання та досягнення більшого успіху.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Сила звички: чому ми робимо те, що робимо в житті та бізнесі»
Чарльз Духігг
У цій книзі Чарльз Дагігг досліджує науку, що стоїть за формуванням звички, і те, як її можна використовувати для покращення наших результатів у всіх сферах життя. Книга пропонує практичні стратегії розвитку хороших звичок, відмови від поганих і створення тривалих змін.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Розумніше, швидше, краще: секрети продуктивності в житті та бізнесі»
Чарльз Духігг
У цій книзі Чарльз Дагіг досліджує науку про продуктивність і те, як її можна використовувати для покращення наших результатів у всіх сферах життя. Книга спирається на реальні приклади та дослідження, щоб надати практичні поради для досягнення більшої продуктивності та успіху.
